半导体器件的建模方法与流程

1.本技术涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种半导体器件的建模方法。


背景技术：

2.半导体集成电路制造业中，可通过对半导体器件建立数学模型，对半导体器件进行仿真，得到对其进行输入的模拟输出结果。例如，对于金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)器件，可通过伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型(berkeley short-channel insulated gate field-effect-transistor model，bsim)对其进行仿真。
3.异质结双极型晶体管(heterojunction bipolar transistor，hbt)器件以其高电流增益和工作频率，被广泛应用于射频、通信等领域。对于hbt器件，通常采用的是高电流双极型紧凑晶体管模型(high current bipolar compact transistor model，hicum)对其进行仿真。然而，不同于bsim，hicum中并不存在与器件尺寸的缩放相关的参数(例如，bsim中的binning参数)。鉴于此，亟待提供一种可缩放的hicum的建模方法，以期精确地表征不同尺寸的hbt器件的电学特性。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种半导体器件的建模方法，可以解决相关技术中提供的半导体器件的算法模型不能全部实现缩放的问题，该方法包括：
5.获取测试数据，所述测试数据包括不同尺寸的半导体器件的尺寸参数和模型参数，所述尺寸参数用于表征所述半导体器件的尺寸，所述模型参数是构建算法模型所需的参数；
6.在所述测试数据中提取得到候选缩放参数，所述候选缩放参数用于在其中确定缩放参数，所述缩放参数是所述模型参数中受尺寸影响的参数；
7.根据所述尺寸参数和所述候选缩放参数拟合得到候选缩放方程，所述候选缩放方程用于确定缩放方程，所述缩放方程用于表征所述尺寸参数和所述缩放参数的函数关系；
8.对所述候选缩放参数和所述候选缩放方程进行验证；
9.当所述候选缩放参数和所述候选缩放方程通过验证时，将所述候选缩放参数确定为所述缩放参数，将所述候选缩放方程确定为所述缩放方程，将所述缩放参数和所述缩放方程写入所述算法模型，得到缩放模型。
10.在一些实施例中，所述对所述候选缩放参数和所述候选缩放方程进行验证，包括：
11.将所述候选缩放方程写入算法模型，得到候选缩放模型；
12.运行所述候选缩放模型得到所述候选缩放模型的第一拟合结果；
13.当所述第一拟结果满足第一拟合精度要求时，确定所述候选缩放方程通过验证；
14.针对所有尺寸的半导体器件，依次运行所述候选缩放模型得到所述候选缩放模型
的第二拟合结果；
15.当所述第二拟结果满足第二拟合精度要求时，确定所述候选参数通过验证。
16.在一些实施例中，所述方法还包括：
17.当所述第一拟合结果不满足所述第一拟合精度要求时，重新根据所述尺寸参数和所述候选缩放参数拟合得到新的候选缩放方程，直至所述第一拟合结果满足所述第一拟合精度要求，将满足所述第一拟合精度要求的候选缩放方程通过验证。
18.在一些实施例中，所述方法还包括：
19.当所述第二拟合结果不满足所述第二拟合精度要求时，重新在所述测试数据中提取得到新的候选缩放参数，直至所述第二拟合结果满足所述第二拟合精度要求，将满足所述第二拟合精度要求的候选缩放参数通过验证。
20.在一些实施例中，所述算法模型是基于hicum的模型。
21.在一些实施例中，所述半导体器件为hbt器件。
22.在一些实施例中，所述尺寸参数包括所述半导体器件的结面积、周长以及边长中的至少一种。
23.在一些实施例中，所述候选缩放参数是在物理参数中进行提取得到的，所述物理参数是所述模型参数中与所述半导体器件的物理效应相关的参数。
24.本技术技术方案，至少包括如下优点：
25.通过获取包括不同尺寸的半导体器件的尺寸参数和模型参数的测试数据，在测试数据中提取得到候选缩放参数，根据尺寸参数和候选缩放参数拟合得到候选缩放方程，当候选缩放参数和候选缩放方程通过验证时，将候选缩放参数确定为算法模型的缩放参数，将候选缩放方程确定为算法模型的缩放方程，将缩放方程写入算法模型得到缩放模型，从而实现了可缩放的算法模型的建立，能够精确地表征不同尺寸的半导体器件的电学特性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本技术一个示例性实施例提供的半导体器件的建模方法的流程图；
28.图2是本技术一个示例性实施例提供的半导体器件的建模方法的流程图。
具体实施方式
29.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.参考图1，其示出了本技术一个示例性实施例提供的半导体器件的建模方法的流程图，该方法可由计算机设备执行，如图1所示，该方法包括：
34.步骤101，获取测试数据，该测试数据包括不同尺寸的半导体器件的尺寸参数和模型参数，该尺寸参数用于表征半导体器件的尺寸，该模型参数是构建算法模型所需的参数。
35.其中，测试数据中的模型参数是通过在晶圆上设置测试图形(testkey matrix，其通常设置为矩阵形式)，通过对测试图形进行量测得到的，而测试数据中的尺寸参数是在设计测试图形时确定的，可在同一晶圆上设置不同尺寸的测试图形，也可以在不同的晶圆上设置不同尺寸的测试图形。
36.例如，以hbt器件为例，其包括不同尺寸(不同尺寸可以是不同的形状、面积、结面积、周长等)的测试图形a1、a2、a3，对测试图形a1、a2、a3进行量测，得到测试图形a1的量测结果，测试图形a2的量测结果以及测试图形a3的量测结果，将测试图形a1、a2、a3的量测结果以及各自的尺寸参数作为测试数据。
37.步骤102，在测试数据中提取得到候选缩放参数，候选缩放参数用于在其中确定缩放参数，缩放参数是模型参数中受尺寸影响的参数。
38.其中，候选缩放参数是待定的缩放参数，若候选缩放参数在后续的步骤中通过验证，即可作为算法模型的正式的缩放参数。通常，与半导体器件的物理效应相关的参数(以下称为“物理参数”)会受到尺寸的影响。例如，该物理参数可以是描述半导体器件的电流、电容、电阻或渡越时间的模型参数，可在物理参数中提取候选缩放参数。
39.步骤103，根据尺寸参数和候选缩放参数拟合得到候选缩放方程，候选缩放方程用于确定缩放方程，缩放方程用于表征尺寸参数和缩放参数的函数关系。
40.其中，候选缩放方程是待定的缩放方程，若候选缩放方程在后续的步骤中通过验证，即可作为算法模型的正式的缩放方程。缩放方程用于表征尺寸参数和缩放参数的函数关系，例如，尺寸参数为a1的半导体器件存在缩放参数x1，尺寸参数为a2的半导体器件存在缩放参数x2，则x1和x2之间与缩放值a1/a2存在函数关系，可通过拟合得到上述参数之间的函数关系，得到候选缩放方程。
41.步骤104，对候选缩放参数和候选缩放方程进行验证。
42.可将候选缩放方程写入算法模型中，得到候选缩放模型(即待定的缩放模型)，运行该候选缩放模型即对候选缩放参数和候选缩放方程进行验证。图2实施例中给出了一种对候选缩放参数和候选缩放方程进行验证的方式，在此不做赘述。
43.步骤105，当候选缩放参数和候选缩放方程通过验证时，将候选缩放参数确定为算
法模型的缩放参数，将候选缩放方程确定为算法模型的缩放方程，将缩放方程写入算法模型，得到缩放模型。
44.综上所述，本技术实施例中，通过获取包括不同尺寸的半导体器件的尺寸参数和模型参数的测试数据，在测试数据中提取得到候选缩放参数，根据尺寸参数和候选缩放参数拟合得到候选缩放方程，当候选缩放参数和候选缩放方程通过验证时，将候选缩放参数确定为算法模型的缩放参数，将候选缩放方程确定为算法模型的缩放方程，将缩放方程写入算法模型得到缩放模型，从而实现了可缩放的算法模型的建立，能够精确地表征不同尺寸的半导体器件的电学特性。
45.参考图2，其示出了本技术一个示例性实施例提供的半导体器件的建模方法的流程图，该方法可由计算机设备执行，该方法可以是图1实施例的一种可选的实施方式，如图2所示，该方法包括：
46.步骤201，获取测试数据，该测试数据包括不同尺寸的半导体器件的尺寸参数和模型参数。
47.获取测试数据的方法可参考图1实施例中的步骤101，在此不做赘述。
48.步骤202，在测试数据中提取得到候选缩放参数。
49.提取得到候选缩放参数的方法可参考图1实施例中的步骤102，在此不做赘述。
50.步骤203，根据尺寸参数和候选缩放参数拟合得到候选缩放方程。
51.拟合得到候选缩放方程的方法可参考图1实施例中的步骤103，在此不做赘述。
52.步骤204，将候选缩放方程写入算法模型，得到候选缩放模型。
53.得到候选缩放方程后，即可将尺寸参数和候选缩放参数的函数关系写入算法模型中，得到候选缩放模型。
54.步骤205，运行候选缩放模型得到该候选缩放模型的第一拟合结果。
55.步骤206，检测第一拟合结果是否满足第一拟合精度要求。
56.例如，该算法模型是输入模型参数p1，运行得到拟合结果p2’的模型，可将拟合结果p2’与测试数据中的模型参数p2进行对比，得到本次比对的结果。在步骤205和步骤206中，可抽样运行部分尺寸的半导体器件的模型参数，或运行所有尺寸的半导体器件的模型参数，得到多个拟合结果，将多个拟合结果与对应的模型参数进行比对，得到比对结果，若多数比对结果都满足精度要求(例如，大于预设比例的比对结果是大于精度要求的)，则确定第一拟合结果满足第一拟合精度要求。若第一拟合结果满足第一精度要求，则进入步骤207；若第一拟合结果不满足第一精度要求，则进入步骤203，重新根据尺寸参数和候选缩放参数拟合得到新的候选缩放方程，直至第一拟合结果满足第一拟合精度要求，将满足第一拟合精度要求的候选缩放方程通过验证。
57.步骤207，确定候选缩放方程通过验证。
58.步骤208，针对所有尺寸的半导体器件，依次运行候选缩放模型得到该候选缩放模型的第二拟合结果。
59.步骤209，检测第二拟合结果是否满足第二拟合精度要求。
60.在步骤208和步骤209中，运行所有尺寸的半导体器件的模型参数，得到多个拟合结果，将多个拟合结果与对应的模型参数进行比对，得到比对结果，若多数比对结果(例如，大于预设比例的比对结果大于精度要求)都满足精度要求(该精度要求和步骤206中的要求
可以相同，也可以更高)，则确定第二拟合结果满足第二拟合精度要求。若第二拟合结果满足第二精度要求，则进入步骤209；若第二拟合结果不满足第二精度要求，则进入步骤202，重新在测试数据中提取得到新的候选缩放参数，直至第二拟合结果满足第二拟合精度要求，将满足第二拟合精度要求的候选缩放参数通过验证。
61.步骤210，确定候选缩放参数通过验证。
62.步骤211，将候选缩放参数确定为算法模型的缩放参数，将候选缩放方程确定为算法模型的缩放方程，将缩放方程写入算法模型，得到缩放模型。
63.需要说明的是，本技术实施例中涉及的算法模型可以是基于hicum的模型，涉及的半导体器件可以是hbt器件。
64.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种半导体器件的建模方法，其特征在于，包括：获取测试数据，所述测试数据包括不同尺寸的半导体器件的尺寸参数和模型参数，所述尺寸参数用于表征所述半导体器件的尺寸，所述模型参数是构建算法模型所需的参数；在所述测试数据中提取得到候选缩放参数，所述候选缩放参数用于在其中确定缩放参数，所述缩放参数是所述模型参数中受尺寸影响的参数；根据所述尺寸参数和所述候选缩放参数拟合得到候选缩放方程，所述候选缩放方程用于确定缩放方程，所述缩放方程用于表征所述尺寸参数和所述缩放参数的函数关系；对所述候选缩放参数和所述候选缩放方程进行验证；当所述候选缩放参数和所述候选缩放方程通过验证时，将所述候选缩放参数确定为所述算法模型的缩放参数，将所述候选缩放方程确定为所述算法模型的缩放方程，将所述缩放方程写入所述算法模型，得到缩放模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述候选缩放参数和所述候选缩放方程进行验证，包括：将所述候选缩放方程写入算法模型，得到候选缩放模型；运行所述候选缩放模型得到所述候选缩放模型的第一拟合结果；当所述第一拟结果满足第一拟合精度要求时，确定所述候选缩放方程通过验证；针对所有尺寸的半导体器件，依次运行所述候选缩放模型得到所述候选缩放模型的第二拟合结果；当所述第二拟结果满足第二拟合精度要求时，确定所述候选参数通过验证。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述第一拟合结果不满足所述第一拟合精度要求时，重新根据所述尺寸参数和所述候选缩放参数拟合得到新的候选缩放方程，直至所述第一拟合结果满足所述第一拟合精度要求，将满足所述第一拟合精度要求的候选缩放方程通过验证。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述第二拟合结果不满足所述第二拟合精度要求时，重新在所述测试数据中提取得到新的候选缩放参数，直至所述第二拟合结果满足所述第二拟合精度要求，将满足所述第二拟合精度要求的候选缩放参数通过验证。5.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，所述算法模型是基于hicum的模型。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述半导体器件为hbt器件。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述尺寸参数包括所述半导体器件的结面积、周长以及边长中的至少一种。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述候选缩放参数是在物理参数中进行提取得到的，所述物理参数是所述模型参数中与所述半导体器件的物理效应相关的参数。

技术总结
公开了一种半导体器件的建模方法，包括：获取测试数据，测试数据包括不同尺寸的半导体器件的尺寸参数和模型参数，尺寸参数用于表征半导体器件的尺寸，模型参数是构建算法模型所需的参数；在测试数据中提取候选缩放参数，该候选缩放参数用于在其中确定缩放参数，缩放参数是模型参数中受尺寸影响的参数；根据尺寸参数和候选缩放参数拟合得到候选缩放方程，候选缩放方程用于确定缩放方程，缩放方程用于表征尺寸参数和缩放参数的函数关系；对候选缩放参数和候选缩放方程进行验证；当候选缩放参数和候选缩放方程通过验证时，将候选缩放参数确定为算法模型的缩放参数，将候选缩放方程确定为算法模型的缩放方程，将缩放方程写入算法模型，得到缩放模型。得到缩放模型。得到缩放模型。


技术研发人员：张晓东
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/9/6